化工原理題庫(kù)習(xí)題及答案(修改)

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第一章流體滾動(dòng)

一、名詞解釋（每題2分）

1、法定計(jì)量單位

由國(guó)家以命令形式規(guī)定允許使用的計(jì)量單位。2、穩(wěn)定滾動(dòng)

滾動(dòng)系統(tǒng)中各截面上的流速、壓強(qiáng)、密度等各有關(guān)物理量?jī)H隨位置變化不隨時(shí)間變化。3、不穩(wěn)定滾動(dòng)

滾動(dòng)系統(tǒng)中各截面上的流速、密度、壓強(qiáng)等隨位置及時(shí)間而變。4、滾動(dòng)邊界層

流體流過(guò)壁面時(shí)，假使流體潤(rùn)濕壁面，則必然形成速度梯度很大的流體層叫滾動(dòng)邊界層。5、邊界層分開(kāi)

流體在一定條件下脫離壁面的現(xiàn)象叫邊界層的分開(kāi)。6、速度梯度

du速度梯度，即在與滾動(dòng)方向垂直的y方向上流體速度的變化率。dy7、牛頓黏性定律

???dudy8、當(dāng)量長(zhǎng)度le

把流體流過(guò)某一管件或閥門(mén)的局部阻力折算成相當(dāng)于流過(guò)一段與它直徑一致、長(zhǎng)度為

le的直管阻力。所折算的直管長(zhǎng)度稱為該管件或閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度。

9、因次分析法

用維數(shù)不多的無(wú)因次數(shù)群代替較多的變量，對(duì)一個(gè)繁雜的物理現(xiàn)象可簡(jiǎn)化試驗(yàn)工作，該方法稱為因次分析法。

10、相對(duì)粗糙度ε/d—相對(duì)粗糙度。11、黏性與黏度

運(yùn)動(dòng)流體內(nèi)部產(chǎn)生的阻礙流體向前運(yùn)動(dòng)的特性。

F???uS，?—比例系數(shù)，流體的黏性愈大，其值愈大，所以稱為粘滯系數(shù)或動(dòng)力?y黏度，簡(jiǎn)稱黏度。12、點(diǎn)速度

1

流通截面上某一點(diǎn)的速度，可直接測(cè)量m/S。13、絕壓

以絕對(duì)零壓作起點(diǎn)計(jì)算的壓強(qiáng)，稱為絕對(duì)壓強(qiáng)。14、表壓

表示被測(cè)流體的絕對(duì)壓強(qiáng)比大氣壓強(qiáng)高出的數(shù)值，稱為表壓強(qiáng)。15、真空度

真空度等于大氣壓強(qiáng)減去絕對(duì)壓強(qiáng)。

二、單項(xiàng)選擇擇題（每題2分）

1、某物體的質(zhì)量為1000kg，則其重量為_(kāi)_____。B

A1000NB9810NC9810kgfD1000/9.81kgf

2、4℃水在SI制中密度為_(kāi)_____；重度為_(kāi)_____；在工程單位制中密度為_(kāi)_____；重度為_(kāi)_____。BDCA

A1000kgf/m3B1000kg/m3C102kgf·s2/m4D9810N/m3

3、如下圖，若液面恒定，忽略滾動(dòng)阻力損失，則放水管的出口速度U與______有關(guān)A

AHBH、dCdDPaEH、d、Pa

4、用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量管中的流量，采用如下圖三種裝置，兩測(cè)壓孔距離h相等，d1＝d2＝d3，各管流速相等。其讀數(shù)分別為R1，R2，R3。則______。（流體皆為水，指示液皆為汞）。D

AR2＜R1＜R3BR1＜R2＝R3CR1＜R2＜R3DR1＝R2＝R3ER1＞R2＝R3

2

5、圖示所表示的R值大小反映______。A

AＡ、Ｂ兩截面間壓差值BＡ－Ｂ截面間滾動(dòng)壓降損失CＡ、Ｂ兩截面間動(dòng)壓頭變化D突然擴(kuò)大或縮小滾動(dòng)損失

6、一敞口容器，底部有一出水管（如圖示）。容器內(nèi)水面保持恒定，管內(nèi)水滾動(dòng)的速度頭為0.5m水柱。水由容器流入管內(nèi)，則2點(diǎn)的表壓p2=______水柱。CA1.5mB1.0mC0.75mD0.5m

7、如下圖，用U形壓差計(jì)與管道A、B兩點(diǎn)相連。已知各圖中管徑、A、B間的管長(zhǎng)L及管道中流體流量均一致，管內(nèi)流體均為20℃水，指示液均為汞，則______。BAR1≠R2，R1=R2=R4BR1=R2=R3=R4CR1=R2?R3?R4DR1≠R2≠R3≠R4

8、如圖說(shuō)明，管中的水處于______。C

3

A靜止B向上滾動(dòng)C向下滾動(dòng)D不一定

9、層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是：______。D

A湍流流速>層流流速流道截面大的為湍流，截面小的為層流C流的雷諾數(shù)③C①>②=③D不能確定

11、一個(gè)工程大氣壓等于______Pa；______Kgf/cm2。BGA1.013×105B9.81×104C760

D35.6E0.33F0G

12、如下圖，連接A、B兩截面間的壓差計(jì)的讀數(shù)R表示了______的大小。CAA、B間的壓頭損失HFabBA、B間的壓強(qiáng)差△P

CA、B間的壓頭損失及動(dòng)壓頭差之和DA、B間的動(dòng)壓頭差(uA2－uB2)/2g

13、轉(zhuǎn)子流量計(jì)的主要特點(diǎn)是______。（從流道截面與壓差改變考慮）。C

A恒截面、恒壓差B變截面、變壓差C恒流速、恒壓差D變流速、恒壓差14、下圖中高位槽液面保持恒定，液體以一定流量流經(jīng)管路，ab與cd兩段長(zhǎng)度相等，管徑與管壁粗糙度一致，則：(1)U形壓差計(jì)讀數(shù)______。B

AR1?R2BR1=R2CR1?R2D不定

4

(2)液體通過(guò)ab與cd段能量損失______。BAhfab?hfcdBhfab=hfcd

15、有一并聯(lián)管路，如下圖，兩段管路的流量，流速、管徑、管長(zhǎng)及滾動(dòng)阻力損失分別為v1，u1，d1，L1，Σhf1及v2，u2，d2，L2，Σhf2。若d1＝2d2，L1＝2L2，則：（1）Σhf1/Σhf2＝______E

A2B4C1/2D1/4E1

（2）若兩段管路中流體均作滯流流時(shí)，u1/u2＝______A

A2B4C1/2D1/4E1

16、一敞口容器,底部有一進(jìn)水管(如圖示)。容器內(nèi)水面保持恒定，管內(nèi)水滾動(dòng)的速度頭為0.5m水柱。水由水管進(jìn)入容器,則2點(diǎn)的表壓p2=______水柱。BA2.0mB1.5mC1.0mD0.75m

17、孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)Co，當(dāng)Re數(shù)增大時(shí)，其值_______。B

A總在增大B先減小，當(dāng)Re數(shù)增大到一定值時(shí)，Co保持為某定值C總是減小D不定

18、在完全湍流(阻力平方區(qū))時(shí)，粗糙管的摩擦系數(shù)λ數(shù)值_______。C

A與光滑管一樣B只取決于ReC只取決于相對(duì)粗糙度D與粗糙度無(wú)關(guān)19、如圖，U形壓差計(jì)測(cè)得______。A

AA、B間的阻力損失BA、B間的壓強(qiáng)差CA、B間的位頭差加阻力損失DA、B間位頭差

20、下圖中高位槽液面保持恒定，液體以一定流量流經(jīng)管路，ab與cd兩段長(zhǎng)度相等，管徑與管壁粗糙度一致，則：

5

（1）ab與cd兩段靜壓差______。C

A?Pab??PcdB?Pab=?PcdC?Pab??PcdD不定（2）R1值表示_______。C

Aab段的壓差值Bab段位能變化

Cab段滾動(dòng)能量損失Dab段壓差值及滾動(dòng)能量損失

21、氣體是_______的流體。B

A可移動(dòng)B可壓縮C可滾動(dòng)D可測(cè)量

22、在靜止的流體內(nèi)，單位面積上所受的壓力稱為流體的_______。CA絕對(duì)壓強(qiáng)B表壓強(qiáng)C靜壓強(qiáng)D真空度23、以絕對(duì)零壓作起點(diǎn)計(jì)算的壓強(qiáng)，稱為_(kāi)______。AA絕對(duì)壓強(qiáng)B表壓強(qiáng)C靜壓強(qiáng)D真空度

24、真空表上的讀數(shù)表示被測(cè)流體的絕對(duì)壓強(qiáng)_______大氣壓強(qiáng)的讀數(shù)。AA低于；B等于；C高于；D近似于25、絕對(duì)壓強(qiáng)等于_______與表壓強(qiáng)之和。A

A大氣壓強(qiáng)B表壓強(qiáng)C相對(duì)壓強(qiáng)D絕對(duì)壓強(qiáng)26、單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道任意截面的流體量稱為_(kāi)______。CA流速B流線C流量D流函數(shù)

27、_______內(nèi)流體在滾動(dòng)方向上所流過(guò)的距離稱為流速。BA無(wú)限時(shí)間B單位時(shí)間C長(zhǎng)時(shí)間D短時(shí)間

28、柏努利方程式中的_______項(xiàng)表示單位質(zhì)量流體所具有的位能。AAgzB

C

Dwe

29、柏努利方程式中的項(xiàng)表示單位質(zhì)量流體因戰(zhàn)勝滾動(dòng)阻力而_______的能量。A增加B擴(kuò)大C需求D損失

30、流體在直管中滾動(dòng)，當(dāng)_______≤2000時(shí)，流體的滾動(dòng)類型屬于層流。AAReBPrCNuDGr

31、流體在管內(nèi)作_______滾動(dòng)時(shí)，其質(zhì)點(diǎn)作不規(guī)則的雜亂運(yùn)動(dòng)。BA層流B湍流C過(guò)渡流D漩渦流

32、流體在圓管內(nèi)_______滾動(dòng)時(shí)，最大速度是平均速度的二倍。AA層流B湍流C過(guò)渡流D漩渦流

33、對(duì)于_______，當(dāng)量直徑等于四倍的流通截面積除以潤(rùn)濕周邊。BA圓形管B非圓形管C矩形管D直管

6

D3三、填空題（每題2分）

1、當(dāng)計(jì)算流體由粗管進(jìn)入細(xì)管的滾動(dòng)局部阻力時(shí)，其公式中的流速應(yīng)當(dāng)用_______管中的速

度。流體在管內(nèi)作湍流滾動(dòng)時(shí)（不是阻力平方區(qū)）其摩擦系數(shù)λ隨Re和_________而變。細(xì)管e/d3

2、牛頓黏性定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為_(kāi)___________，牛頓黏性定律適用于_______型流體。

τ=μdu/dy牛頓

3、在畢托管中，測(cè)壓孔正對(duì)水流方向的測(cè)壓管液位代表_______________________，流體流過(guò)測(cè)速管側(cè)壁小孔的測(cè)壓管液位代表_____________。動(dòng)靜壓頭之和靜壓頭

4、穩(wěn)定滾動(dòng)中，點(diǎn)流速只與_________有關(guān)，而不穩(wěn)定滾動(dòng)中，點(diǎn)流速除與位置有關(guān)外，還與________有關(guān)。位置時(shí)間5、列伯努利方程時(shí)選取的截面，期中的兩個(gè)必需具備的條件是______，__________________。

連續(xù)、垂直滾動(dòng)方向或流體流線平行

6、流體在圓形管道中作層流滾動(dòng)，假使只將流速增加一倍，則阻力損失為原來(lái)的_____倍；假使只將管徑增加一倍，流速不變，則阻力損失為原來(lái)的______倍。2；1/4

7、下圖表示流體在圓形直管進(jìn)口段內(nèi)滾動(dòng)時(shí)邊界層發(fā)展的狀況，圖中ab截面管中心a點(diǎn)的流速為us，b點(diǎn)的流速為u，圖示中所表示的符號(hào)意義是?1為，?2為_(kāi)_____，?3為，us表示。

滯流邊界層厚度湍流邊界層厚度滯流內(nèi)層主流區(qū)流速

8、在SI制中壓強(qiáng)的因次為_(kāi)____________，功率的因次為_(kāi)___________速度梯度。

MT-2L-1MT-3L2

9、實(shí)際流體在管道內(nèi)滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生阻力的主要原因是____________。流體具有黏性

10、如圖示并聯(lián)管路，流體由高位槽經(jīng)A、B兩路流出。當(dāng)開(kāi)大閥門(mén)A后，管路A中流速UA，O點(diǎn)壓強(qiáng)P0。增大降低

11、流體滾動(dòng)的連續(xù)性方程是：___________________________；適用于園形直管內(nèi)不可壓縮流體滾動(dòng)的連續(xù)性方程是：____________________________。

u1A1ρ1=u2A2ρ2=常數(shù)u1d12=u2d22=常數(shù)

12、流體在一段圓形水平直管中滾動(dòng)，測(cè)得平均流速為0.5m/s，壓強(qiáng)降為10Pa，Re為1000，問(wèn)管中心處點(diǎn)速度為_(kāi)________m/s，若平均流速增加為1m/s，則壓強(qiáng)降為_(kāi)_______Pa。

1m/s20Pa

7

13、LZB-40轉(zhuǎn)子流量計(jì)其轉(zhuǎn)子為不銹鋼（比重：7.92），刻度標(biāo)值以水為基準(zhǔn)，量程范圍為0.25~2.5m3/h，若用此轉(zhuǎn)子流量計(jì)來(lái)測(cè)量酒精（比重：0.8），則酒精的實(shí)際流量值要比刻度值______，測(cè)量酒精時(shí)，此流量計(jì)的最大流量值為_(kāi)____________。大2.84m3/h14、如下圖，液體在等徑傾斜管中穩(wěn)定滾動(dòng)，則閥的局部阻力系數(shù)ζ與壓差計(jì)讀數(shù)R的關(guān)系式為_(kāi)___________________。??2Rg??2??1?2?1u15、如附圖所示，容器中盛有油(ρ=800kg/m3)。油上界面a2以上是空氣。U形管中指示液為水(ρ=1000kg/m3)，a1，a2，a3在同一水平面上，b1，b2，b3點(diǎn)也在同一高度上，h1=100mm，h2=200mm，則各點(diǎn)的表壓Pa1＝____________，Pa2＝____________，Pb1＝____________，Pb3＝____________。(表壓值以mm水柱表示)

Pa1＝0Pa2＝100mmH2OPb1＝300mmH2OPb3=340mmH2O

16、流體動(dòng)力黏度(簡(jiǎn)稱為黏度)μ的SI單位為_(kāi)____________。運(yùn)動(dòng)黏度ν的SI單位為_(kāi)___________。Pa?s或N?s/m2、m2/s

17、邊長(zhǎng)為0.4m的正方形通風(fēng)管道，其潤(rùn)濕周邊長(zhǎng)為_(kāi)________，當(dāng)量直徑為_(kāi)________。

1.6m0.4m

18、米糠油在管中作層流滾動(dòng)，若流量不變，μ、L不變，管徑增加一倍，則摩擦阻力損失為原來(lái)的_______。1/1619、流體機(jī)械能衡算式如衡算基準(zhǔn)以J/kg表示，則該方程可表示為，若用N/m2(N?m/m3)表示則可表示為。（無(wú)外加機(jī)械能）

uPugz1??1?gz2?2?2??hf?2?2P122

?Z1g?P1??u122??Z2g?P2??u222??hf?

20、如下圖，液體在等徑管中穩(wěn)定滾動(dòng)，則閥的局部阻力系數(shù)ζ與壓差計(jì)讀數(shù)R的關(guān)系式為。

2R(?i??)g???u28

21、層流時(shí),管內(nèi)平均流速是最大流速的________；湍流時(shí)，管內(nèi)平均流速約是最大流速的________。0．50．822、如下圖系統(tǒng)，其大管內(nèi)徑d1=45mm，液體在管內(nèi)流速為0.5m/s，小管內(nèi)徑d2=19mm，

從1-1到2-2斷面的阻力損失為15J/kg，則2-2斷面處的流速為_(kāi)_____m/s，是根據(jù)方程而得。2.8m/s連續(xù)性

23、空氣在內(nèi)徑一定的圓管中穩(wěn)定滾動(dòng)，若氣體質(zhì)量流量一定，當(dāng)氣體溫度升高時(shí)，Re值將________。下降

24、____________的流體稱為理想流體。無(wú)黏性

-0.5

25、某種油漆聽(tīng)從冪率方程τ=10（du/dy），Pa。在剪切速率du/dy=11/s時(shí)的黏度為_(kāi)______Pa.s；當(dāng)du/dy=1001/s時(shí)其黏度為Pa.s。101

26、并聯(lián)管路的特點(diǎn)是：A)并聯(lián)各管段壓強(qiáng)降__________；B)主管流量等于并聯(lián)的各管段___________。相等流量之和

27、LZB-40轉(zhuǎn)子流量計(jì)其轉(zhuǎn)子為不銹鋼（比重：7.92），刻度標(biāo)值以水為基準(zhǔn)，量程范圍為0.25~2.5m3/h，若上述轉(zhuǎn)子流量計(jì)改用形狀完全一致的鉛轉(zhuǎn)子（比重：10.67）代替原不銹鋼轉(zhuǎn)子，測(cè)量的流體仍為水，則實(shí)際流量值要比刻度值________，實(shí)際量程范圍為_(kāi)____________m3/h.。大0.295～2.95

28、測(cè)流體流量時(shí)，隨著流體流量增加，孔板流量計(jì)兩側(cè)壓差值將_________，若改用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量，當(dāng)流量增大時(shí)，轉(zhuǎn)子兩端壓差值將_________。增加不變29、已知攪拌器功率P是攪拌槳直徑D、轉(zhuǎn)速N、流體密度ρ及黏度μ的函數(shù)，即

P=f(D，N，ρ，μ)，利用因次分析法處理，最終所得準(zhǔn)數(shù)關(guān)系式中共有個(gè)準(zhǔn)數(shù)。230、壓強(qiáng)表上的讀數(shù)表示被測(cè)流體的_____________比大氣壓強(qiáng)高出的數(shù)值，稱為表壓強(qiáng)。

絕對(duì)壓強(qiáng)

四、問(wèn)答題（每題2分）

1、如何判斷一流體的滾動(dòng)類型?

Re≤2000的滾動(dòng)稱為層流滾動(dòng)，Re＞4000的滾動(dòng)稱為湍流滾動(dòng)2、層流與湍流是如何定義的？

9

Re≤2000的滾動(dòng)稱為層流滾動(dòng)，Re＞4000的滾動(dòng)稱為湍流滾動(dòng)3、簡(jiǎn)述層流與湍流的區(qū)別。

流體在管內(nèi)作層流滾動(dòng)時(shí)，其質(zhì)點(diǎn)沿管軸作有規(guī)則的平行運(yùn)動(dòng)，各質(zhì)點(diǎn)互不碰撞，互不混合。流體在管內(nèi)作湍流滾動(dòng)時(shí)，其質(zhì)點(diǎn)作不規(guī)則的雜亂運(yùn)動(dòng)，并相互碰撞，產(chǎn)生大大小小的漩渦。

4、什么是“當(dāng)量直徑〞?對(duì)非圓形截面的通道，可以找到一個(gè)與圓形管直徑相當(dāng)?shù)摹爸睆建晛?lái)代替，此直徑即稱為：“當(dāng)量直徑〞。

5、當(dāng)量直徑是如何計(jì)算的?

當(dāng)量直徑等于四倍的流通橫截面積除以潤(rùn)濕周邊長(zhǎng)。

6、某液體分別在此題附圖所示的三根管道中穩(wěn)定流過(guò)，各管絕對(duì)粗糙度、管徑均一致，上游截面1-1’的壓強(qiáng)、流速也相等。問(wèn)：在三種狀況中，下游截面2-2’的流速是否相等？

三種狀況中，下游截面2-2’的流速相等

7、某液體分別在此題附圖所示的三根管道中穩(wěn)定流過(guò)，各管絕對(duì)粗糙度、管徑均一致，上游截面1-1’的壓強(qiáng)、流速也相等。問(wèn)：在三種狀況中，下游截面2-2’的壓強(qiáng)是否相等？假使不等，指出哪一種狀況的數(shù)值最大，哪一種狀況的數(shù)值最小？其理由何在？

三種狀況中，下游截面2-2’的壓強(qiáng)不相等，其中（a）的壓強(qiáng)最大，（c）的壓強(qiáng)最小。這是由于（c）管上不僅有一個(gè)閥門(mén)消耗能量，且管子末端垂直上升一段，又使得靜壓強(qiáng)降低

8、活塞在汽缸中以0.2m/s速度移動(dòng)，見(jiàn)附圖?；钊c汽缸之間的油膜厚度為0.1mm，求油膜的速度梯度是多少？

duu0.2???2000dyy0.1?10?310

9、漆刷以0.8m/s速度在平板表面移動(dòng)，漆膜厚度為0.2mm，見(jiàn)附圖。問(wèn)漆膜中形成的速度梯度為多少？

duu0.8???4000dy?0.2?10?3

10、如圖，有一敞口高位槽，由管線與密閉的低位水槽相連接，在什么條件下，水由高位槽向低位槽滾動(dòng)？為什么？

Pa??zg?P2?時(shí)，水向低位槽滾動(dòng)

五、判斷題（每題1分）

1、已知攪拌器功率P是攪拌槳直徑D、轉(zhuǎn)速N、流體密度ρ及黏度μ的函數(shù)，即P=f（D，N，ρ，μ），利用因次分析法處理，最終所得準(zhǔn)數(shù)關(guān)系式中共有3個(gè)準(zhǔn)數(shù)。（）

×

2、某物體的質(zhì)量為1000kg，則其重量為9810N。（）√3、一敞口容器，底部有一出水管（如圖示）。容器內(nèi)水面保持恒定，管內(nèi)水滾動(dòng)的速度頭為0.5m水柱。水由容器流入管內(nèi)，則2點(diǎn)的表壓p2=0.75m水柱。（）√

11

4、層流與湍流的本質(zhì)區(qū)別是湍流流速>層流流速。（）×5、一個(gè)工程大氣壓等于1.013×105Pa。（）×

6、孔板流量計(jì)的孔流系數(shù)Co，當(dāng)Re數(shù)增大時(shí)，其值先減小，當(dāng)Re數(shù)增大到一定值時(shí)，Co保持為某定值。（）√7、流體在圓形管道中作層流滾動(dòng)，假使只將流速增加一倍，則阻力損失為原來(lái)的2倍。（）

√

8、流體在一段圓形水平直管中滾動(dòng)，測(cè)得平均流速為0.5m/s，Re為1000，問(wèn)管中心處點(diǎn)速度為1m/s。（）√

9、邊長(zhǎng)為0.4m的正方形通風(fēng)管道，當(dāng)量直徑為0.6。（）×

10、測(cè)流體流量時(shí)，隨著流體流量增加，孔板流量計(jì)兩側(cè)壓差值將增加。（）√

六、計(jì)算題

1、某牛頓型流體在圓、直、等徑管內(nèi)滾動(dòng)，在管截面上的速度分布可表達(dá)為：v=20y-200y2，式中：y—截面上任一點(diǎn)至管壁的徑向距離，m；v—該點(diǎn)的點(diǎn)流速，m/s。試求：⑴管半徑中點(diǎn)處的流速；⑵管壁處的剪應(yīng)力。該流體的黏度為0.05Pa?s。5分(1)已知v=20y－200y2，則

dv?20?400ydy令

dvR?0，解得y=0.05m，即管半徑R=0.05m當(dāng)y?=0.05/2=0.025m，dy2V=20y－200y2=20?0.025－200?(0.025)2=0.375m/s3分(2)??dv??dv?2

=20(m/s)/m則?=?w??=0.05×20=1.0N/m2分??dy?y?0?dy?y?02、水在水平管內(nèi)滾動(dòng)，截面1處管內(nèi)徑d1為0.2m，截面2處管內(nèi)徑d2為0.1m?，F(xiàn)測(cè)得水

在某流量下截面1、2處產(chǎn)生的水柱高度差ｈ為0.20m，若忽略水由1至2處的阻力損失，試求水的流量m3/h。10分

12

u12Pu22P21Z1g???Z2g??4分

2?2?zi、pi均按管中心線取值，因z1=z2，u2=4u1得

p1??p2?u??222224u?u?u12?????11???15u1

222p1?p215u12∴h==0.20∴u1=0.511m/s4分??g2gm3m32分v?d?u1?0.2?0.511?0.0161?57.844ss?21?23、水從噴嘴口1-1截面垂直向上噴射至大氣。設(shè)在大氣中流束截面保持圓形。已知噴嘴內(nèi)直徑d1=25mm,現(xiàn)要求在高于噴嘴出口5m處水流的直徑d2為d1的1.2倍，試計(jì)算出噴嘴口的水流速u1。忽略阻力。5分

令高于噴嘴出口5m處水流截面為2－2截面1－2截面間：p1=p2∵d2=1.2d1，u1d12=u2d22

?d?u1?1?u??u2=?1?u1??3分?1d1.21.44???2?22u12u22u12u121??zg即???9.81?5?u1=13.76m/s2分由2221.442213

4、某廠如下圖的輸液系統(tǒng)將某種料液由敞口高位槽A輸送至一敞口攪拌反應(yīng)槽B中,輸

液管規(guī)格為φ38×2.5mm,已知料液在管中的流速為um/s,系統(tǒng)的Σhf=20.6u2/2J/kg。因擴(kuò)大生產(chǎn)，須再建一套同樣的系統(tǒng),所用輸液管直徑不變，而要求的輸液量須增加30%,問(wèn)新系統(tǒng)所設(shè)的高位槽的液面需要比原系統(tǒng)增高多少?10分

u2∵u1≈0≈u2p1=p2于是gZ1=gZ2+Σhfg(Z1-Z2)=Σhf=20.64分

2?2g?z1?z2??u=??20.6??0.5?2?9.81?6?????20.6?0.5

=2.39m/s2分

20.6?1.3?2.39?u`2?5?Z1′=Z2+20.6=15.14m2分2g2?9.82增高為：Z1′-Z1=15.14-11=4.14m2分

5、用泵自貯油池向高位槽輸送礦物油，流量為38.4T/h。池及槽皆敞口。高位槽中液面比池中液面高20m,管路總長(zhǎng)(包括局部阻力)430m，進(jìn)出口阻力不計(jì)。管徑為φ108?4mm，油的黏度為3430cP，密度為960kg/m3,泵的效率為50%，求泵的實(shí)際功率。10分

2u?38.4?103?41.415?0.12?960?3600du?m2分sRe???640.1?1.415?960=1.622分?39.6層流??Re3.43列兩截面柏方

we??zg??hf??hf?20?9.81?u?0,8?p?0lu24301.4252Jhf???1.62??6957.2?d20.12kg?we?6957.2?20?9.81?7153J4分kg14

WsWe7153?38.4?103N???153KW2分

??0.5?3600Ne6、用離心泵經(jīng)φ57×3.5mm的鋼管,將敞口貯槽內(nèi)的有機(jī)溶液(密度為800kg/m3,黏度為20cP)

輸送到反應(yīng)器中。設(shè)貯槽內(nèi)的液面離反應(yīng)器內(nèi)的液面高度保持16m，見(jiàn)附圖。已知鋼管總長(zhǎng)度(包括局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度)為25m，反應(yīng)器內(nèi)的壓力恒定為4kgf/cm2(表壓)，有機(jī)溶液輸送量為6m3/h，泵的效率為60%，試確定泵的軸功率。10分

Re?du???0.05?800?0.84964層流2分?1698???320?101698u?6?40.8490.052?3600m2分s列兩截面柏方

25u22分We?Z2g???hf?hf???0.052P24?9.807?10364250.8492JWe?16?9.81????654.34分

80016980.052kgWsWe654.3?6?80038.4?103N???1.454KW2分

??0.6?3600Ne

7、40℃水由高位槽經(jīng)異徑收縮管向下滾動(dòng)，40℃水的密度為992kg/m3，飽和蒸汽壓

15

pv=7.38kPa，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?7kPa?，F(xiàn)擬d0取135mm，試問(wèn)：當(dāng)不計(jì)阻力損失，水在流經(jīng)收縮管時(shí)會(huì)不會(huì)汽化？10分6管子出口流速u=2gh=2?9.81?10=14.0m/s2分∵14.0?(0.15)2=u0?(0.135)2∴u0=17.28m/s2分

由水槽液面至收縮管處排伯努利方程：

P017.28297?1039.81?7???9929922∴p0=17.0?103Pa4分

∵p0?pv，故收縮管處不會(huì)發(fā)生水汽化。2分

8、如下圖，水從槽底部沿內(nèi)徑為100mm的管子流出，槽中水位穩(wěn)定。閥門(mén)關(guān)閉時(shí)測(cè)得R=50cm，h=1.8m。

求：⑴閥門(mén)全開(kāi)時(shí)的流量

⑵閥門(mén)全開(kāi)時(shí)B處的表壓(閥全開(kāi)時(shí)Le/d=15，入管口及出管口的阻力系數(shù)分別為0.5及1.0，設(shè)摩擦系數(shù)λ=0.01815分

閥關(guān)時(shí)：(ZA+1.8)×1000=0.5×13600ZA=5m2分⑴閥全開(kāi)：對(duì)A-A和C-C截面外側(cè)列伯努利方程：

uC2uA2pApCgZA????gZC???hf取Zc=0(基準(zhǔn)面),

2??2uC2puA2p?0,?0,A?C?04分22???50?u9.81?5?0.018??1?0.5?15?C解出：u=3.02m/s

?0.1?22m3V??0.1?3.02?3600?85.43分

4h?216

⑵對(duì)A-A到B-B截面列伯努利方程：

u2pBgZA????hf

2?2pB?3.02250?3.024分9.81?5????0.018?0.5?21000?0.12?解出pB=1.76×10

4

N/m2（表）2分

9、在圖示裝置中，水管直徑為Φ57×3.5mm。當(dāng)閥門(mén)全閉時(shí)，壓力表讀數(shù)為0.3大氣壓,而在閥門(mén)開(kāi)啟后，壓力表讀數(shù)降至0.2大氣壓。設(shè)管路入口至壓力表處的壓頭損失為0.5mH2O，求水的流量為若干m3/h？10分

0.3?1.013?105解：閥門(mén)全閉時(shí)，由P2=ρgH，H??3.1m即水槽液面距閥門(mén)中心線的

1000?9.81高度為3.1m。2分閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)，以水槽液面為上游截面1-1'，壓力表處為下游截面2-2'，管路中心線為基準(zhǔn)水平面。在兩截面間列柏努利方程式4分

Z1=H=3.1m，Z2=0，P1=0，P2=0.2×1.013×105Pa，u1≈0，Σhf/g=0.5mH2O代入上式

u220.2?1.013?105??0.5.解得u2=3.24m/s2分33.1?1000?9.812?9.81

m3V?du?3600?22.92分

4h?210、如圖示常溫水由高位槽以1.5m/s流速流向低位槽，管路中裝有孔板流量計(jì)和一個(gè)截止

閥,已知管道為φ57?3.5mm的鋼管，直管與局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度(不包括截止閥)總和為60m,截止閥在某一開(kāi)度時(shí)的局部阻力系數(shù)ζ為7.5。設(shè)系統(tǒng)為穩(wěn)定湍流,管路摩擦系數(shù)?為0.026。求：⑴管路中的質(zhì)量流量及兩槽液面的位差△Z；⑵閥門(mén)前后的壓強(qiáng)差及汞柱壓差計(jì)的讀數(shù)R2。

若將閥門(mén)關(guān)小，使流速減為原來(lái)的0.8倍，設(shè)系統(tǒng)仍為穩(wěn)定湍流，?近似不變。問(wèn):⑶截止閥的阻力系數(shù)ζ變?yōu)槎嗌?

17

⑷閥門(mén)前的壓強(qiáng)Pa如何變化?為什么?20分

(1)WS??4d2u???4?0.052?1.5?1000?2.945KgT?10.6Sh1-1.2-2截面列伯努利方程?Zg??hf

4.m4385分

1?60?Zg??0.026?g?0.052?1.57.?5?2?u21.52??7.51000?8.438?103Pa(2)閥前后：?P?7.522∵?p=(?i??)gR即8.438?103=(13.6?1)?103?9.81R2

∴R2=0.06826m=6mm5分(3)1-1.2-2截面列伯努利方程當(dāng)u?=0.8u=0.8?1.5=1.2m/s

2l2g?4.438?l?u?Zg??hf??????????2du?d?2∴??29.81?4.43860?0.026?29.35分

1.220.05(4)因高位槽水位不變，流量減小，閥前管路阻力減小，必引起a點(diǎn)壓強(qiáng)pa增大。5分

11、水塔供水系統(tǒng)如附圖所示。管路總長(zhǎng)50m(不包括局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度)，水塔內(nèi)水位高9.8m，管內(nèi)徑d=45mm，現(xiàn)測(cè)得流量V為12m3/h，摩擦系數(shù)λ可按0.02計(jì)，試計(jì)算所有局

18

部阻力當(dāng)量管長(zhǎng)Le之值。10分

1-1.2-2截面列伯努利方程

u2Z1g???hf4分

2u?360012?4?2.10.0452m2分Sl?leu2l?leu2u2?hf??d2Z1g?2??d2

50?le2.122.122分9.81?9.8?0.02?0.04522?2?9.81?9.8?0.045le???1??50?45.85m2分22.1??0.0212、有一內(nèi)徑d＝50mm的管子，用孔板流量計(jì)測(cè)量水的流量，孔板內(nèi)孔直徑d0=25mm，U

形壓差計(jì)的指示液為汞，孔流系數(shù)C0=0.62。當(dāng)需測(cè)的最大水流量為18m3/h，問(wèn)：U形壓差計(jì)最大讀數(shù)Ｒmax為多少？5分

Vs?A0u0?A0C02gR??i????期中u0?C02gR??i????3分

29.81R?13600i?1000?18??0.0252?0.6236004100018?4?????2?9.81?12.6R2???0.025?0.62?3600?

19

2R?1.092m2分

13、密度為103kg/m3、黏度為1cP的水，以10m3/h的流量在φ51×3mm的水平光滑管內(nèi)流過(guò)。在管內(nèi)某處p1=1.5at(表壓)，若局部阻力不計(jì)，問(wèn)距該處100m下游處p2為多少Pa?(Re=3000～1×105，?=0.3164/Re0.25)10分

u?103600?4?d2360010?4?1.750.0452m2分sRe?

du???0.045?1.75?1000?787502分?310??0.3164?0.0191分0.2518750

列兩面的柏方

P1lu2???hf???3分???d2P2P2lu21001.7524P2?P??1.5?9.807?10?0.0191000?8.3?104Pa(表)2分1??d20.045214、內(nèi)截面為1000mm×1200mm的矩形煙囪的高度為30m。平均摩爾質(zhì)量為30kg/kmol，平均溫度為400℃的煙道氣自下而上滾動(dòng)。煙囪下端維持49pa的真空度。在煙囪高度范圍內(nèi)大氣的密度可視為定值，大氣溫度為20℃，地面處的大氣壓強(qiáng)為101.33×103pa。流體流經(jīng)煙囪時(shí)的摩擦系數(shù)可取為0.05，試求煙道氣的流量為若干？20分9

解:煙囪底端為上游截面1—1’、頂端內(nèi)側(cè)為下游截面2—2’，并以截面1—1’為基準(zhǔn)水平面。

2u1p1u2p2?gZ2????hf在兩截面間列柏式，即：gZ??2?2?式中Z1=0，Z2=30m，u1≈u24分

由于煙道氣壓強(qiáng)變化不大，煙道氣的密度可按1.033×105pa及400℃計(jì)算，即：

pM1.033?105?303????0.543kg/m2分3RT8.314?10?273?400?以?'表示大氣的密度，pa，1與pa，2分別表示煙囪底端與頂端大氣壓強(qiáng)，即：

P1=pa，1—49Pa

因煙囪頂端內(nèi)側(cè)壓強(qiáng)等于同高度處的大氣壓強(qiáng)，故p2=pa，2=pa，1—?'gZ22分標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣的密度為1.293kg/m3，所以1.0133×105Pa、20℃時(shí)的密度為

?'?1.293?273?1.2kg/m32分

273?20于是p2=pa，1—1.2×9.81×30=pa，1—353Pa

20

故生產(chǎn)能力為0.16/（1+1）=0.08m3/h

8、某板框壓濾機(jī)的過(guò)濾面積為0.4m2，在恒壓下過(guò)濾某懸浮液，4hr后得濾液80m3，過(guò)濾介質(zhì)阻力可略去不計(jì)。

試求：①若其它狀況不變，但過(guò)濾面積加倍，可得多少濾液？

②若其它狀況不變，但操作時(shí)間縮短為2hr，可得多少濾液？

③若在原表壓下過(guò)濾4hr后，再用5m3水洗滌濾餅，需多長(zhǎng)洗滌時(shí)間？設(shè)濾液與水性質(zhì)相近。解：（1）（3分）

V2?KA2?V22A22?22V1A1V0.8?800.42V2?160m3V222?2804V?55.6m3

（3）（4分）

2222

（2）（3分）

802KA???1600m6/h?4KA2KA2?dv?????d?2V?V2V????Ee2V2

?w?VwVw??2h21??dv??1KA????4??d??E?42V

9、一小型板框過(guò)濾機(jī)，過(guò)濾面積為0．1m2，恒壓過(guò)濾某一種懸浮液。得出以下過(guò)濾議程式：（q+10）2=250（θ+0．4）式中q以l/m2，θ以分鐘計(jì)。

試求：（1）經(jīng)過(guò)249．6分鐘獲得濾液量為多少？

（2）當(dāng)操作壓力加大1倍，設(shè)濾餅不可壓縮同樣用249．6分鐘將得到多少濾液量。

解：（1）(q?10)2?250(??0.4)

當(dāng)??249.6分時(shí)

q=240L/M

V=240×0。1=24L

2(5分)

（2）P??2P,K??2K

46

(q?10)2?2?250(249.6?0.4)?2?2502q?343.5l/m2

V?343.5?0.1?34.3L(5分)

47

第四章傳熱一、名詞解釋

1、導(dǎo)熱

若物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移，僅借分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而引起的熱量傳遞稱為熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱）。2、對(duì)流傳熱

熱對(duì)流是指流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移、冷熱流體質(zhì)點(diǎn)相互摻混所引起的熱量傳遞。熱對(duì)流僅發(fā)生在流體之中,而且必然伴隨有導(dǎo)熱現(xiàn)象。3、輻射傳熱

任何物體,只要其絕對(duì)溫度不為零度(0K),都會(huì)不停地以電磁波的形式向外界輻射能量,同時(shí)又不斷地吸收來(lái)自外界物體的輻射能,當(dāng)物體向外界輻射的能量與其從外界吸收的輻射能不相等時(shí),該物體就與外界產(chǎn)生熱量的傳遞。這種傳熱方式稱為熱輻射。4、傳熱速率

單位時(shí)間通過(guò)單位傳熱面積所傳遞的熱量（W/m2）5、等溫面

溫度場(chǎng)中將溫度一致的點(diǎn)連起來(lái)，形成等溫面。等溫面不相交。

二、單項(xiàng)選擇擇題

1、判斷下面的說(shuō)法哪一種是錯(cuò)誤的（）。BA在一定的溫度下，輻射能力越大的物體，其黑度越大；

B在同一溫度下，物體吸收率A與黑度ε在數(shù)值上相等，因此A與ε的物理意義一致；C黑度越大的物體吸收熱輻射的能力越強(qiáng)；D黑度反映了實(shí)際物體接近黑體的程度。

2、在房間中利用火爐進(jìn)行取暖時(shí)，其傳熱方式為_(kāi)______。CA傳導(dǎo)和對(duì)流B傳導(dǎo)和輻射C對(duì)流和輻射

3、沸騰傳熱的壁面與沸騰流體溫度增大，其給熱系數(shù)_________。CA增大B減小

C只在某范圍變大D沸騰傳熱系數(shù)與過(guò)熱度無(wú)關(guān)

4、在溫度T時(shí)，已知耐火磚輻射能力大于磨光銅的輻射能力，耐火磚的黑度是以下三數(shù)值之一，其黑度為_(kāi)______。AA0.85B0.03C1

5、已知當(dāng)溫度為T(mén)時(shí)，耐火磚的輻射能力大于鋁板的輻射能力，則鋁的黑度______耐火磚的黑度。DA大于B等于C不能確定是否大于D小于

6、多層間壁傳熱時(shí)，各層的溫度降與各相應(yīng)層的熱阻_____。AA成正比B成反比C沒(méi)關(guān)系

7、在列管換熱器中，用飽和蒸汽加熱空氣，下面兩項(xiàng)判斷是否正確：A甲、傳熱管的壁溫將接近加熱蒸汽溫度；

48

乙、換熱器總傳熱系數(shù)K將接近空氣側(cè)的對(duì)流給熱系數(shù)。A甲乙均對(duì)B甲乙均不對(duì)C甲對(duì)，乙不對(duì)D乙對(duì)，甲不對(duì)

8、列管換熱器管程常用流速范圍為：一般液體___